经由吹扫环防止局部化的等离子电弧的制作方法

1.本实施方案涉及半导体衬底处理设备工具，更特别是涉及被配置用于晶片周边(wafer perimeter)惰性气体对称分配的吹扫环。


背景技术：

2.改进的膜均匀性在等离子体增强化学气相沉积(pecvd)和等离子体原子层沉积(ald)技术中非常重要。实施pecvd和ald工艺的腔室系统可能引入各种来源的不均匀性。特别地，执行pecvd和ald的多站模块以大型开放式反应器为特征，这可能导致方位角不均匀性和边缘跌落效应。单站模块中也存在不均匀性。例如，在等离子体处理期间，标准基座配置不在晶片边缘附近提供期望的流动轮廓和/或材料条件。特别地，标准基座配置可在pecvd和/或ald工艺期间在晶片边缘上产生电荷，这引入了在处理期间从晶片到陶瓷基座的放电或电弧的可能性，这导致晶片不均匀性和/或对基座的损坏。例如，随着管芯被推动成较靠近晶片边缘，边缘处的晶片不均匀性对产率具有更大的负面影响。尽管尽了最大努力来使对基座的损坏和/或不均匀沉积轮廓最小化，但传统的pecvd和等离子体ald方案仍需要改进。
3.本文中提供的背景描述是为了概括介绍本公开的背景。在本背景部分中描述的范围内，本发明人的工作，以及在提交时可能不符合现有技术的描述方面，均未明确或暗示地被承认为针对本公开的现有技术。
4.正是在这种背景下出现了本公开的实施方案。


技术实现要素：

5.本实施方案涉及解决现有技术中发现的一个或多个问题，并且具体地执行半导体工艺，包括使用配置有径向内部过道(radial internal passageway)和/或增压室的陶瓷吹扫环提供围绕晶片周边的等离子体鞘的局部化稀释，该径向内部过道和/或增压室设计成通过二级内部过道和/或增压室和通道的分配网络或体积以精确和受控的质量流速(mass flow rate)将惰性气体输送到晶片周边，从而允许惰性气体围绕晶片周边对称分配。下面描述本公开的若干创造性实施方案。
6.沉积腔室(例如pecvd、ald等)包含具有射频(rf)源、晶片和与源相对的接地表面的一个或多个站。吹扫环用于在沉积过程期间减少和/或阻止晶片边缘的过量电荷积聚。在本公开的实施方案中，具有单个气体输入端口的吹扫环提供了晶片边缘上的电荷的减少，从而减少了在沉积处理期间从晶片到陶瓷基座的放电或电弧的可能性。
7.本公开的实施方案包括吹扫环。吹扫环包括被配置用于接收气体的供应端口。吹扫环包括连接到供应端口的外部通道(outer channel)。吹扫环包括出口网络，该出口网络被配置用于接近吹扫环内径的气体出口流。吹扫环包括多个通道，该多个通道被配置用于使气体沿径向方向从外部通道流向出口网络。吹扫环包括多个过道，该多个过道被配置用于减少外部通道和出口网络之间沿径向方向的气体流。多个通道和多个过道被配置用于提
供穿过出口网络圆周的气体出口流的均匀压力和/或速率(velocity)。
8.本公开的其他实施方案包括用于沉积膜的处理腔室的基座组件。基座组件包括用于支撑衬底的基座，以及被配置用于围绕基座周边(periphery)放置的吹扫环。吹扫环包括用于支撑衬底的基座。吹扫环包括被配置用于接收气体的供应端口。吹扫环包括连接到供应端口的外部通道。吹扫环包括出口网络，该出口网络被配置用于接近吹扫环内径的气体出口流。吹扫环包括多个通道，该多个通道被配置用于使气体沿径向方向从外部通道流向出口网络。吹扫环包括多个过道，该多个过道被配置用于减少外部通道和出口网络之间沿径向方向的气体流。在吹扫环中，多个通道和多个过道被配置为提供穿过出口网络圆周的气体出口流的均匀压力和/或速率。
9.本公开的其他实施方案包括处理腔室。处理腔室包括多个站，每个站包括基座组件。每个基座组件包括用于支撑衬底的基座、被配置用于围绕基座周边放置的吹扫环，以及用于将具有均匀气体流的气体分配到多个站中的每个站的基座组件的气体分配系统。吹扫环包括被配置用于接收气体的供应端口。吹扫环包括连接到供应端口的外部通道。吹扫环包括出口网络，该出口网络被配置用于接近吹扫环内径的气体出口流。吹扫环包括多个通道，该多个通道被配置用于使气体沿径向方向从外部通道流向出口网络。吹扫环包括多个过道，该多个过道被配置用于减少外部通道和出口网络之间沿径向方向的气体流。在吹扫环中，多个通道和多个过道被配置用于提供穿过出口网络圆周的气体出口流的均匀压力和/或速率。
10.本领域技术人员在阅读整个说明书和权利要求后，将理解这些和其他优点。
附图说明
11.通过参考以下结合附图进行的描述，可以更好地理解实施方案。
12.图1示出了衬底处理系统，其用于处理晶片，例如在其上形成膜。
13.图2a示出了根据一个实施方案的多站处理工具的俯视图，其中提供了四个处理站。
14.图2b示出了根据本公开的一个实施方案的图2a的多站处理工具的透视图。
15.图3示出了根据一个实施方案的具有入站装载锁和出站装载锁的多站处理工具的实施方案的示意图。
16.图4a示出了根据本公开的一个实施方案的被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体的吹扫环的横截面的俯视图。
17.图4b示出了根据本公开的一个实施方案的被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体的吹扫环的横截面的俯视图，其显示了围绕一个或多个过道的气体流。
18.图4c是根据本公开的一个实施方案的表，其列出了被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体的吹扫环内的通道的示例性数量和通道的示例性宽度。
19.图4d是示出了根据本公开的一个实施方案的气体相对于吹扫环上的角位置的速率的曲线图，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体。
20.图5a是根据本公开的一个实施方案的包括吹扫环横截面的透视图，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配吹扫气体，该吹扫环包括出口网络，该出口网络包括被配置用于从分配体积输送的气体的流出的多个孔口(orifice)。
21.图5b是根据本公开的一个实施方案的包括图5a所示的吹扫环的横截面的另一透视图。
22.图5c是根据本公开的一个实施方案的包括吹扫环横截面的透视图，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体，该吹扫环包括出口网络，该出口网络包括被配置用于从分配体积输送的气体流出的出口通道。
23.图5d是根据本公开的一个实施方案的包括吹扫环横截面的透视图，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体，该吹扫环包括出口网络，该出口网络包括布置在内凸缘上的一系列出口端口，该出口端口被配置用于从分配体积输送的气体的流出。
24.图6a-1是根据本发明的一个实施方案，吹扫环的分配体积中的通道的截面图(沿着图4a的a
‑‑
a线截取)，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体，其中出口通道被配置为向下和向内定向。
25.图6a-2是根据本公开的一个实施方案的吹扫环的分配体积中的通道的横截面，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体，其中出口通道被配置为向下和向外定向。
26.图6a-3是根据本公开的一个实施方案的吹扫环的分配体积中的通道的横截面，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体，其中出口通道被配置为向上和向内定向。
27.图6a-4是根据本公开的一个实施方案的吹扫环的分配体积中的通道的横截面，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体，其中出口通道被配置为向上和向外定向。
28.图6b是剖视图，其显示了包括吹扫环的横截面，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体。
29.图6c是根据本公开的一个实施方案的吹扫环的分配体积中的过道的截面图(沿着图4a的b
‑‑
b线截取)，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体。
30.图7示出了根据本公开的一个实施方案的气体分配系统，该气体分配系统用于以均匀的气体流将气体分配到处理腔室内的多个站的基座组件，基座组件中的每个包括吹扫环，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体。
31.图8a是根据本公开的一个实施方案的基座组件的横截面，该基座组件包括被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体的吹扫环和用于将气体输送到吹扫环的导管。
32.图8b是根据本公开的一个实施方案的耦合接口的横截面，该耦合接口将气体导管连接到被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体的陶瓷吹扫环，以及将气体输送到吹扫环的导管。
33.图8c是根据本公开的一个实施方案的流体阻力器的截面图，该流体阻力器被配置在用于将气体输送到被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体的吹扫环的导管内，以及用于将气体输送到吹扫环的导管内。
34.图8d是根据本公开的一个实施方案的基座组件的横截面，该基座组件包括被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体的吹扫环。
35.图9a示出了根据本公开的一个实施方案的其中提供有四个处理站的多站处理工具的俯视图，并且显示了用于将气体以均匀气体流分配到多个站中的每个站的基座组件的
气体分配系统。
36.图9b示出了根据本公开的一个实施方案的其中提供有四个处理站的多站处理工具的腔室插入件的俯视图，并且显示了通过腔室站分隔壁中的开口(opening)布线的图9a的气体分配系统。
37.图9c示出了根据本公开的一个实施方案的其中提供有四个处理站的多站处理工具的腔室插入件的仰视图，并且显示了通过腔室站分隔壁中的开口布线的图9a的气体分配系统。
38.图10显示了用于控制上述系统的控制模块。
具体实施方式
39.尽管为了说明的目的，以下详细描述包含许多具体细节，但本领域任何一位普通技术人员将理解，对以下细节的许多变化和修改都在本公开的范围内。因此，在不丧失本说明书之后的权利要求的一般性且不对其施加限制的情况下阐述下文所述的本公开的各方面。
40.一般地，本公开的各种实施方案描述了在单站和多站系统中的晶片处理(例如pecvd和ald工艺)期间提供改进的膜均匀性的系统。特别地，本公开的各种实施方案描述了基座组件，该基座组件包括陶瓷吹扫环，该陶瓷吹扫环提供围绕晶片周边的等离子体鞘的局部化稀释，其中吹扫环被设计成在沉积过程期间输送精确量的惰性气体流。通过吹扫环，例如在等离子体增强化学气相沉积(pecvd)工艺期间，在晶片周边引入足够的惰性质量气体流，这阻止了晶片边缘处的过度电荷积聚。pecvd工艺用于通过产生等离子体的气体的化学反应在衬底上沉积薄膜。以此方式，晶片边缘上电荷的这种减少降低了在工艺期间中从晶片到陶瓷基座的放电或电弧的概率，这在一些实施方式中尤其是在晶片边缘处，增加了晶片均匀性。特别地，吹扫环由高温陶瓷构成，该高温陶瓷被配置为承受范围在650℃内的温度以使吹扫环将惰性气体输送到晶片周边。陶瓷吹扫环几何结构利用层压陶瓷技术来创建内部径向过道和/或增压室的分配以将惰性气体输送至次级内部过道和/或者增压室&通道的分配体积。这些内部通道使用层压陶瓷技术形成，并形成惰性气体可变流动路径的几何结构。在一个实施方案中，围绕环周边的孔口的精确图案以精确且受控的质量流速将惰性气体输送到晶片周边。在一个实施方案中，提供一个惰性气体供应端口以提高处理腔室内的效率。迄今为止，具有一个惰性气体供应端口的吹扫环内的质量流量分配在本质上是高度不对称的，其中供应端口附近的气体流量高，而吹扫环周围的气体流量逐渐减少，直至到达与供应端口相对的点。然而，本公开各实施方案提供了一种吹扫环，该吹扫环被配置用于使围绕吹扫环周边的气体流可变。特别地，本公开的实施方案的吹扫环被配置为提供流体可变流方法，其将质量流量分配校正为围绕晶片周边的对称分配。这通过设计多个内部流动和/或传导通道、允许气体排出的一个或多个孔口、选择适当类型的一个和/或多个孔口、选择期望数量的一个和/或多个孔口、孔口形状、尺寸和直径等来实现。在其他的实施方案中，除了电弧抑制之外，本公开的实施方案还可以用于通过稀释c3h6防止背面碳沉积。
41.公开了处理腔室[其包括一个或多个站的一个或多个基座组件并且包括相应的吹扫环，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体(例如，沿着晶片周边以均匀的压力按方位角输送气体流和/或沿着晶片周边以均匀的速率或速度按方位角输送气体流)]
的各种实施方案的优点使得更经济和更有效地将气体输送到处理腔室内的一个或多个站。此外，吹扫环中的每个使用单个供应端口(例如，吹扫入口)和向晶片周边的过道和通道的分配体积的适当配置，在吹扫环中提供更有效的气体输送。
[0042]
通过对各种实施方案的上述一般理解，现在将参考各种附图描述各实施方案的示例性细节。在一个或多个附图中类似编号的元件和/或部件意在通常具有相同的配置和/或功能。此外，附图可能不按比例绘制，但意在说明和强调新颖的概念。显然，可以在没有这些特定细节中的一些或全部的情况下实践本实施方案。在其他情况下，为了不会不必要地混淆本实施方案，没有详细描述公知的工艺操作。
[0043]
图1示出了反应器系统100，其可用于在衬底(例如在pecvd或ald工艺中形成的那些衬底)上沉积膜。更特别地，图1示出了用于处理晶片101的衬底处理系统100。该系统包括具有下腔室部分102b和上腔室部分102a的腔室102。中心柱被配置为支撑基座140，在一个实施方案中，该基座140是供电电极。基座140经由匹配网络106电耦合到电源104。电源由控制模块110(例如控制器)控制。控制模块110被配置为通过执行过程输入和控制108来操作衬底处理系统100。过程输入和控制器108可以包括过程方案，例如功率水平、定时参数、处理气体、吹扫环的吹扫气体、晶片101的机械移动等，以便在晶片101上沉积或形成膜。
[0044]
中心柱(例如，也称为中心轴或心轴)160可与升降销(未示出)对接，每个升降销由通过升降销控制122控制的相应升降销致动环120致动。升降销用于将晶片101从基座140抬起，以允许机械手臂(例如，末端执行器等)将晶片输送(例如，装载)到处理腔室和/或从处理腔室250移除(例如，卸载)晶片。在一个实施方案中，实现了一种无环晶片输送系统，其被配置用于例如在不使用载体环的情况下在站之间进行晶片传送。衬底处理系统100还包括气体供应歧管112，其连接到处理气体114，例如来自设施的气体化学供应源。根据所执行的处理，控制模块110控制经由气体供应歧管112的处理气体114的输送。所选择的气体随后流入喷淋头150，并分配在限定在面对该晶片101的喷淋头150面与放置在基座140上方的晶片101之间的空间体积中。在ald工艺中，气体可以是选择用于吸收或与吸收的反应物反应的反应物。
[0045]
此外，气体可预混合或不预混合。可以采用适当的阀和质量流量控制机制，以确保在工艺的沉积和等离子体处理阶段期间输送正确的气体。处理气体经由出口离开腔室。真空泵(例如，一级或两级机械干燥泵和/或涡轮分子泵)通过闭环控制的流量限制装置(例如节流阀或摆阀)将处理气体抽出并保持反应器内的适当低压。
[0046]
还显示了环绕基座140的外部和/或外围区域的吹扫环200。在一个实施方案中，吹扫环200被定位在设置在基座140上的晶片101下方，如图1中所示。吹扫环200向晶片边缘供应吹扫气体(例如惰性气体、氮气等)，并设计成在沉积过程期间减少和/或阻止晶片边缘处的过量电荷积聚。吹扫气体从连接到气体输送系统的气体供应管线840输送。在一个实施方案中，吹扫环200保持在一个站内，并且不在站之间(例如在多站处理腔室和/或系统中)旋转。在其他实施方案中，腔室是单站腔室。控制器110和/或过程输入和控制108可用于控制吹扫气体向吹扫环的输送。
[0047]
图2a示出了其中提供有四个处理站的多站处理工具250的俯视图。该俯视图是下腔室部分102b(例如，为了说明，移除了顶部腔室部分102a)，其中四个站(例如，站1、2、3和4)可以由无环晶片输送系统访问，该无环晶片输送被配置用于例如在不使用载体环的情况
下在站之间进行晶片传送。无环晶片输送系统包括一个或多个桨状物225，每个桨状物被配置用于与例如使用升降销从基座提升的相应晶片对接。桨状物225的端部可包括三个运动学晶片接触垫226，其被配置用于例如在将晶片从一个站传送到另一个站时与晶片的下侧对接。桨状物225的端部可以经铰接以在将相应的桨状物定向在相应的晶片下方时提供额外的运动。可以使用旋转机构220(例如，一致地)旋转每个桨状物，使得可以使用无环晶片输送系统从一个站到另一个站将引入到腔室250中的晶片传送和/或旋转到一个站(例如，使用机械手臂在站1和装载锁之间装载和/或卸载晶片)，使得另外的等离子体加工、处理和/或膜沉积、晶片输送和/或移除可以在相应的晶片101上进行。
[0048]
开口210显示在多站处理工具250的站分隔壁211内，其中壁211为每个站提供分隔。在一个实施方案中，开口210可用于在多站处理工具内为气体供应导管或气体输送结构710布线，如下文参考图9a-9c进一步描述的那样。气体供应导管710包括在气体分配系统内，该气体分配系统用于将吹扫气体输送到每个站，如参考图7进一步描述的那样。
[0049]
图2b示出了根据本公开的一个实施方案的图2a中引入的多站处理工具250的透视图。更特别地，下腔室部分102b被示出为没有基座组件(例如，基座140、吹扫环200、心轴160等)，以提供对每个站的内部体积的无阻碍的视图。例如，开口210在图2b中清楚地示出。此外，每个站(例如，站1、2、3和4)包括站连接件221，该站连接件221被配置用于安放基座140的心轴160(例如，中心轴)。此外，中心孔215被示出并被配置用于接收用于将晶片分度到特定站的旋转机构。
[0050]
图3示出了带有入站装载锁302和出站装载锁304的图2a-2b的多站处理工具250的实施方案的示意图。在大气压下，机械手306被配置为经由大气端口310将衬底从通过盒308装载的盒移动到入站装载锁定302中。入站装载锁302与真空源(未示出)耦合，使得当大气端口310被关闭时，入站装载锁302可以被抽空。入站装载锁302还包括与处理腔室102b对接的腔室运送端口316。因此，当腔室运送端口316被打开时，另一个机械手(未示出)(例如，无环晶片输送系统)可以将衬底从入站装载锁302移动到第一处理站的基座140以进行处理。
[0051]
所描绘的多站处理腔室250包括四个处理站，在图3所示的实施方案中编号为1至4。图3中所描绘的每个处理站包括吹扫环200和处理气体输送管线入口或吹扫入口(未显示)。吹扫环被配置成在沉积过程期间减少和/或阻止晶片边缘处的过量电荷积聚。晶片边缘上电荷的减少由此减少了在过程期间从晶片到陶瓷基座的放电或电弧的可能性，这反过来增加了晶片均匀性，尤其是在晶片边缘处的均匀性。
[0052]
图4a示出了根据本公开的一个实施方案的吹扫环200的水平截面的俯视图。在本公开的实施方案中，吹扫环200被配置用于吹扫气体(例如惰性气体)围绕晶片周边的对称和径向分配。特别地，吹扫环200被配置为在处理(例如，沉积)期间稀释晶片周边周围的等离子体鞘，并且被配置为通过径向地贯穿吹扫环(其中在吹扫环的圆周410周围的所有点处具有对称流)的过道和通道输送气体，其中圆周可以与出口网络对准，该出口网络被配置用于将气体流出到晶片周边。具体地，吹扫环被配置为沿晶片周边以均匀的压力按方位角输送气体流和/或沿晶片周边以均匀的速率或速度按方位角输送气体流。
[0053]
吹扫环200被配置用于在极端条件(例如高温、高压等)下将气体(例如，吹扫气体、惰性气体、氮气n2、蒸汽等)输送到晶片(未示出)的边缘。在一个实施方案中，吹扫环200包括单个供应端口或吹扫入口420，其被配置用于从气体分配系统(未示出)接收气体。吹扫环
200被配置为提供足够的吹扫气体流，以在处理(例如，沉积)期间置换晶片边缘处的处理气体(例如，氩气、c3h6等)，并且更特别是防止从晶片边缘到基座的电弧(例如，放电)。也就是说，通过在晶片边缘引入吹扫气体来减少晶片边缘处的处理气体，减少和/或消除了由于从晶片到基座的静电放电而产生的电弧。
[0054]
如图4a所示，吹扫环200包括供应端口或吹扫入口420，其被配置用于接收气体(例如，吹扫气体、惰性气体、氮气等)，其中在一些实施方案中，气体为蒸汽形式。此外，吹扫环包括连接到供应端口420的外部通道450。在一个实施方案中，外部通道450被配置为接近吹扫环200的外径470。外部通道450在气体分配的第一阶段围绕吹扫环的周边分配吹扫气体。例如，外部通道450呈现低流体阻力，以允许吹扫气体在整个外部通道中的周向流动。以此方式，气体在气体分配的第二阶段在径向进入或泄漏到多个通道和多个过道之前在外部通道450中达到压力平衡。也就是说，外部通道450被配置为在气体向出口网络发生径向流动之前实现压力平衡。如图所示，作为从吹扫入口420的输入而提供的输入气体流435在外部通道450中沿相反方向流动。也就是说，从吹扫入口420进入吹扫环200之后的气体在外部通道450中从吹扫入口沿逆时针方向(例如，朝向吹扫环200的上半部)流动，并且还在外部通道450内沿顺时针方向(如，朝向吹扫环200的下半部)流动。
[0055]
吹扫环200包括出口网络460，该出口网络460被配置用于接近吹扫环的内径475的气体出口流。例如，出口网络460可以是在晶片边缘周围的所有点处提供气体对称流出的任何配置。也就是说，气体的压力在整个出口网络460中是均匀的，以提供气体的对称流出。也就是说，气体流以均匀的压力按方位角沿晶片周边(例如，吹扫环的圆周)输送，和/或气体流以均匀的速率或速度按方位角沿晶片周边输送。气体向晶片边缘的均匀分配有助于防止在基座周边的所有点处从可能由处理气体积聚在晶片边缘上的静电放电的晶片边缘产生电弧。在某些情况下，这允许在整个晶片(包括靠近晶片边缘的区域)的处理期间均匀的膜沉积。
[0056]
吹扫环包括多个通道490和连接外部通道450和出口网络460的多个过道430。通道和过道被配置用于围绕与出口网络460相关联的圆周410将吹扫气体均匀地分配到出口网络460。具体地，通道和过道被配置为在限定出口网络460的圆周410的所有点处提供吹扫气体的径向和对称流，其中圆周定位成接近吹扫环200的内径475。也就是说，通道和过道将具有均匀气体流量的气体输送到与出口网络460相关联的圆周410中的所有点。更具体地，通道和过道被配置用于在出口网络460的圆周410周围(例如，在输送点处)按方位角提供均匀压力的出口气体流。相应地，通道和过道被配置用于提供围绕或穿过出口网络460的圆周410的均匀速度(例如，速率大小)的出口气体流。以此方式，出口网络460能够以均匀的方式将气体径向和对称地输送到晶片边缘。也就是说，本公开的实施方案提供了以均匀的压力和/或速率按方位角围绕配置有不对称几何结构的吹扫环的圆周输送气体。例如，可以计算压力，使得由吹扫环输送的气体可以克服不利的压力梯度，以避免晶片上的背面沉积。
[0057]
在一个实施方案中，吹扫环200关于线440对称配置，使得通道和过道在由对称线440限定的吹扫环的两半之间对称配置。更特别地，线440可以表示对称平面，吹扫环200的两半(例如在该平面的上方和下方)围绕该对称平面对称配置。如图所示，对称线440(可以表示对称平面)可以定义起源于中心441的半径。例如，吹扫入口420位于线440上0度的半径上。此外，与吹扫入口420相对，线440限定180度的半径(例如，过道430i的中心)。
[0058]
特别地，在多个过道430中，每个过道被配置为减少外部通道和出口网络之间沿径向方向的气体流。也就是说，过道限制到出口网络460的径向气体流。例如，过道阻塞、重新引导和/或限制过道内、过道中和过道周围的吹扫气体的自由流动。在一个实施方案中，过道包括增压室，该增压室包括被配置用于减少气体流的结构。在另一实施方案中，过道包括多孔介质，其中多孔介质可以被限定为具有孔口(例如，孔等)的任何介质。在又一实施方案中，过道的部分包含固体介质。如图4a中所示，过道430a的中心位于线440上的0度处。在吹扫环200内配置了额外的过道。除了沿逆时针方向移动的过道430a之外，吹扫环200还包括过道430b、过道430c、过道430d、过道430f、过道430g、过道430h和过道430i。更特别地，过道430i的中心位于线440上180度处。
[0059]
在一个实施方案中，当围绕吹扫环200的圆周410径向移动直至到达与供应端口或吹扫入口420相对的圆周中的点(例如180度)时，多个过道430中的过道在尺寸(例如径向宽度)上减小。特别地，以距吹扫环入口径向距离为中心的第一过道的径向宽度小于以较接近吹扫环入口的径向距离为中心的第二过道的径向宽度。例如，过道430i的径向宽度小于过道430h，或过道430g，或过道430f，或过道430e，或过道430d，或过道430c，或过道430b中的至少一个的径向宽度。由于围绕对称线和/或平面440的对称约束，过道430a可以小于过道430i，或过道430h，或过道430g，或过道430f，或过道430e，或过道430d，或过道430c，或过道430b中的至少一个。
[0060]
在一个实施方案中，过道的中心的至少一些可以均匀分布(例如，以对称方式径向分布)在吹扫环200的整个圆周410上。在另一个实施方案中，过道围绕吹扫环200的圆周410不对称分布。
[0061]
如前所述，吹扫环200可呈现出关于对称线440的对称性，该对称线440可限定对称平面，吹扫环的两半可围绕该对称平面相同。因而，位于对称线440和/或对称平面下方的吹扫环200的下半部与位于上述对称线和/或平面440上方的吹扫环200的上半部类似地进行配置，从位于0度的过道430a的中心开始，并在位于180度的过道430的中心结束，沿顺时针方向移动。也就是说，对称线和/或平面440上方的过道可以与位于对称线和或平面440下方的过道类似地进行配置。
[0062]
两个过道之间的间距限定通道。特别地，吹扫环200包括多个通道490，其中每个通道被配置用于使气体在径向方向上从外部过道450流向出口网络460。例如，通道被配置用于使气体从外部过道450m不受限制地流向出口网络460。如图所示，在过道430a和430b之间形成通道1，在过道430b和430c之间形成通道2，在过道430c和430d之间形成通道3，在过道430d和430e之间形成通道4，在过道43e和430f之间形成通道5，在过道630f和430g之间形成通道6，在过道430g和430h之间形成通道7，并且在过道430h和430i之间形成通道8。
[0063]
在一个实施方案中，过道被配置成使得通道的宽度(例如，径向宽度)基于距吹扫入口420的距离在尺寸上径向增加。特别地，当围绕吹扫环的圆周410径向移动直至到达圆周中与供应端口或吹扫入口420相对的点(例如180度)时，通道在尺寸上径向增加。也就是说，较靠近吹扫入口420(例如，与位于0度的吹扫入口420相距小于90度)的通道具有比距吹扫入口420较远的通道(例如，与位于0度的吹扫入口420相距大于90度)具有更小的宽度(例如，径向宽度)。特别地，以距吹扫环入口径向距离为中心的第一通道的径向宽度大于以较接近吹扫环入口的径向距离为中心的第二通道的径向宽度。例如，通道8的径向宽度大于通
道7，或通道6，或通道5，或通道4，或通道3，或通道2，或通道1中的至少一个的径向宽度。
[0064]
在一个实施方案中，通道围绕吹扫环200的圆周410对称分布(例如，通道的至少一些中心可以彼此等距)。在另一个实施方案中，通道围绕吹扫环200的圆周410不对称分布。
[0065]
在一些实施方案中，多个通道和多个过道被配置在连接外部通道450和出口网络460的分配体积480内。该分配体积被配置用于围绕与出口网络460相关联的圆周410将吹扫气体均匀地分配到出口网络460。具体地，分配体积480被配置为在限定出口网络460的圆周410的所有点处提供吹扫气体的径向和对称流，其中圆周定位成接近吹扫环200的内径475。也就是说，分配体积480将具有均匀气体流量的气体输送到与出口网络460相关联的圆周410中的所有点。以此方式，出口网络460能够以均匀的方式径向和对称地将气体输送到晶片边缘。
[0066]
如前所述，在吹扫入口420处作为吹扫环200的输入提供的气体首先在第一阶段流过整个外部通道450。例如，如前所述，输入气体流435在外部通道450中从吹扫入口420沿相反方向流动。因而，输入气体流435流过整个外部通道450，直到达到压力平衡，此时，吹扫气体在第二阶段径向泄漏到通道和过道中。在图4b中提供了在第二阶段中单独地和组合地操作通道和过道的进一步讨论，该图4b示出了根据本公开的一个实施方案的吹扫环200的横截面的俯视图，该吹扫环200被配置用于围绕晶片周边对称分配气体(例如，吹扫气体、惰性气体、氮气n2等)。特别地，多个过道430和多个通道490被配置为提供穿过出口网络460的圆周410的出口气体流的均匀压力和/或速率。
[0067]
图4b示出了根据本公开的一个实施方案的围绕一个或多个过道的气体流。过道被配置为阻挡、重新引导和/或限制过道内吹扫气体的自由流动。例如，气体被示出为从外部通道450进入多个过道430中的每一个，其中每个过道被配置用于减少外部通道450和出口网络460之间的径向方向上的气体流。例如，气体流可以主要在每个过道内的非径向方向上。也就是说，相应过道处的气体流可以不沿着通向出口网络460的直接路径，例如沿着朝向吹扫环200的中心441的方向。相反，气体在相应过道内沿各种方向流动，如每个过道处的箭头所示，示出了气体的重新引导，例如朝向相邻通道。例如，通道1和通道2之间的过道430b显示气体被重新引导到两个相邻通道。此外，根据过道的配置，一些气体可以或多或少地朝向出口网络460，例如朝向吹扫环的中心引导。
[0068]
此外，在第二阶段，采用开放式通道设计，通过每个通道的气体流是不受限制的，使得吹扫气体就可以自由地和/或直接流向出口网络460，例如流向吹扫环200的中心。也就是说，通道被配置用于使气体沿径向方向从外部通道450流向出口网络460。
[0069]
因而，分配体积480中的多个过道430和多个通道，以及分配体积内的过道和通道的配置，仅使用一个供应端口或吹扫入口420，提供了吹扫气体在与吹扫环200的出口网络460相关联的整个圆周410上的对称和平衡的径向流动。如果没有过道和/或通道的配置，气体将在整个吹扫环中不对称分布，例如来自较靠近吹扫入口420(例如，在吹扫入口的90度内)的出口网络460的出口端口的高气体流，以及来自距吹扫入口420较远(例如距吹扫入口超过90度)的出口网络的出口端口的较低气体流。
[0070]
然而，通过本公开实施方案的过道和/或通道(例如，多个内部流动和/或传导通道、出口网络的一个或多个出口孔隙(exit aperture)或出口端口、出口孔隙或出口端口的形状等)的配置，吹扫环200使用一个供应端口或吹扫入口420提供了对称和平衡的径向气
体流。具体地，过道和/或通道的配置提供了贯穿吹扫环的可变流体流，以便提供气体围绕吹扫环200的内径475的对称径向分配，更具体是围绕与吹扫环200的出口网络460相关联的圆周410的对称径向分配。
[0071]
特别地，围绕吹扫环200的内径475呈现了多个向量f(v)。每个向量可以起源于与出口网络460相关联的圆周410上的对应点，并且具有指向吹扫环200中心441的方向。也就是说，每个向量f(v)起源于出口网络，例如起源于相应的出口孔隙、孔口、出口端口或开口，并且具有指向中心441的相应方向。因而，向量f(v)围绕与出口网络460相关联的吹扫环的圆周410分配。
[0072]
此外，过道和/或通道的配置提供了来自出口网络的气体的对称径向分配。也就是说，在与出口网络460相关联的圆周410中的每个点处的气体流是均匀的，使得多个向量f(v)中的每个向量的大小近似相等。例如，速率圆425显示了所有向量f(v)的近似相等的速率(例如，大小)，其中沿圆周410和速率圆425之间的每个向量的距离在吹扫环200的所有径向线上近似相等。也就是说，向量f(v)中的每个具有近似相同的速率。如前所述，向量f(v)中的每个都指示气体的流动速率和朝向吹扫环中心的方向。以此方式，气体以精确、受控和均匀的方式被输送到晶片周边。也就是说，气体的质量流速或径向流动速率在出口网络460的圆周410中的所有点处都是均匀的，使得吹扫环200提供径向对称的气体流。具体地，本公开的实施方案提供了以均匀压力和/或速率按方位角围绕吹扫环的圆周输送气体。
[0073]
图4c示出了根据本公开的一个实施方案的表435，该表435列出了吹扫环200内的示例性通道数量和示例性通道宽度，该吹扫环200被配置用于围绕晶片周边对称分配气体；以及吹扫环的过道和通道的再投影，其中吹扫环被配置用于径向对称流。尽管为了说明的目的，表435示出了具有8个通道(例如，围绕未示出的对称线和/或平面的一半)的吹扫环，但其他实施方案支持具有更多或更少数量通道的吹扫环。
[0074]
特别地，表435显示了对称线和/或对称平面两侧上通道的不同厚度。为了讨论的目的，图4a和4b中所示的通道1-8将被讨论并表示对称线440和/或对称平面两侧上的通道。在一个实施方案中，多尺寸通道有助于减少吹扫气体的径向流的变化，使得吹扫气体流在围绕吹扫环200的所有角位置(例如围绕与出口网络460相关联的圆周410)保持均匀。
[0075]
再投影445显示了通道1-8的水平布局，并说明了通道的不同宽度(例如，径向宽度)。特别地，较靠近吹扫入口420(位于0度)的通道在径向宽度上小于距吹扫入口420较远的通道，例如较靠近吹扫入口420的相对点(例如，位于180度)的那些通道，如前所述的那样。此外，再投影445显示了多个过道430(例如，过道430a
……
430i)，其中过道430a围绕0度居中，并且过道430i围绕180度居中。
[0076]
在一个实施方案中，每个通道的至少一些中心彼此等距(例如距离“d”)，至少包括过道430b、430c、430d、430f、430g和430h，如前所述的那样。也就是说，在一个实施方案中，多个过道的中心可以均匀地径向分布在与吹扫环200的出口网络460相关联的整个圆周410上。在另一实施方案中，过道不对称分布。此外，通道(例如通道1-8)可以对称或不对称分布在整个圆周410上。
[0077]
在一个实施方案中，当围绕吹扫环的圆周径向移动直至到达与供应端口或吹扫入口420相对的圆周点时，通道的尺寸(例如，径向宽度)增加，如前所述的那样。为了说明的目的，最靠近吹扫入口420的通道1具有4个单位的宽度。另一方面，距吹扫入口420最远的通道
8具有24个单位的宽度。径向位于通道1和8之间的通道具有基于距吹扫入口420的径向距离的相应宽度。也就是说，如表435所示，距吹扫入口420较远的通道在宽度上大于较靠近吹扫入口410的通道。特别地，以距吹扫环的径向距离为中心的第一通道的径向宽度大于以较接近吹扫环入口的径向距离为中心的第二通道的径向宽度。
[0078]
进一步远离入口端口420移动的通道尺寸的增加被设计为促进吹扫环200内，更具体是在出口网络460中在距吹扫入口420较远的点处，周向增加的气体流(例如质量流量分配)，以便提供围绕晶片周边的对称气体分配(例如，均匀的质量流量分配)，或者换言之，在与出口网络460相关联的周边410周围的所有点处提供均匀且统一的气体流。传统上，在没有本公开各实施方案的过道和/或通道配置的情况下，吹扫环内的质量流量分配将是高度不对称的，其中较靠近吹扫入口的气体流更高，而在与吹扫入口相对的点处的气体流非常低。然而，本公开各实施方案的过道和/或通道配置提供了整个吹扫环200和出口网络460的均匀质量流量分配，以在与吹扫环200的出口网络460相关联的圆周410的所有点上提供均匀且统一的气体流，使得围绕晶片周边存在气体的对称分配。
[0079]
相应地，由于随着通道在径向方向上远离吹扫入口420移动，通道在尺寸上增加，因此当围绕吹扫环的圆周径向移动直至到达圆周中与供应端口420相对的点(例如180度)时，过道的尺寸(例如径向宽度)可以减小，如前所述的那样。例如，过道的尺寸可以以0度径向远离吹扫入口420逐渐减小。为了说明的目的，过道430b、430c、430d、430e、430f、430g、430h和430i的尺寸(例如，径向宽度)可以依次减小，使得过道430b具有最大的宽度，而过道430i具有最小的宽度。在一个实施方案中，由于关于对称线和/或平面440的对称约束，以0度为中心的过道430a在径向宽度上可以小于相邻的过道430b。
[0080]
图4d是示出根据本公开的一个实施方案的气体速率(例如，x轴)相对于吹扫环上的角位置(例如，y轴)的变化的曲线图465，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配气体。如图所示，特别是曲线图465显示，在吹扫环的内径或与吹扫环200的出口网络460相关联的圆周410周围，气体的出口流速和/或压力变化很小。也就是说，在圆周周围的所有点处，来自出口网络460的气体流的速率大致相等。相应地，在圆周周围的所有点处从出口网络460输送的气体的压力大致相等。例如，在位于0度的吹扫入口420附近的点处的气体的速率和/或压力近似等于在距吹扫入口最远的点处(例如，在180度处)的气体的速率和/或压力。
[0081]
图5a是根据本公开的一个实施方案的图示500a，其显示了包括吹扫环200的横截面的透视图，该吹扫环200被配置用于围绕晶片周边对称分配气体(例如，吹扫气体、惰性气体、氮气n2等)。如图所示，吹扫环200包括出口网络460，该出口网络460包括被配置用于气体流出的多个出口孔隙，其中吹扫环被配置用于气体的径向对称流，使得均匀且统一的气体流在与出口网络460相关联的圆周410周围的所有点处离开吹扫环。
[0082]
例如，吹扫环包括外部通道450，该外部通道450被配置为在吹扫入口420(未示出)处接收来自气体分配系统的气体。外部通道被配置为对气体呈现低的流体阻力，使得在将气体输送到分配体积480之前气体在气体分配的第一阶段中在整个外部通道450中达到压力平衡。也就是说，在外部通道中达到平衡之后，气体泄漏到包括多个过道和多个通道的分配体积480，如前所述的那样。过道和通道(例如在分配体积480中)被配置为向贮存器510提供均匀和对称的径向气体流，其中在各实施方案中，该贮存器将分配体积480的通道和过道
和/或通道和过道连接到出口网络460。以此方式，当将气体输送到出口网络时，例如在气体径向流动到出口网络460之前，在贮存器510中也实现了压力平衡。通过在分布体积480周围的所有点和/或在贮存器510周围的所有点处具有均匀的气体流，离开出口网络460的气体流提供了围绕晶片周边的气体的对称分配。
[0083]
出口网络460可以以任何方式配置，以提供围绕晶片周边的气体的对称分配。在一个实施方案中，出口网络包括出口网络中的多个出口孔隙，其中每个出口孔隙被配置用于提供气体出口流的相应部分。在一个实施方案中，出口网络包括出口孔隙阵列。出口孔隙可以是任何形状和形式，并且可以包括开口、孔口、出口端口等。在实施方案中，出口孔隙可以围绕与出口网络460相关联的圆周410对称或非对称分布。在另一实施方案中，多个出口孔隙被配置在吹扫环200的底表面515上。
[0084]
例如，出口孔隙460a与通道520a连接，该通道520a与贮存器510连接。在一个实施方案中，通道520a成一定角度，以促进气体从出口孔隙460a沿朝着吹扫环200的内径475的方向流出。特别地，在一个实施方案中，出口网络460在向下方向上定向，使得通向出口孔隙的通道(包括通道520a)在从贮存器510朝向内径475延伸时侧向向内延伸以连接到相应的出口孔隙。以此方式，气体被引向晶片周边(例如，其位于吹扫环200的内径475的稍上方并与之重叠)，以便提供围绕晶片周边的相应部分的气体分配，以便稀释晶片周边的处理气体，如将参照图8d进一步描述的那样。在其他实施方案中，出口网络460以向下的方向定向，使得通向出口孔隙的通道(包括通道520a)在一个实施方案中从贮存器510延伸并远离内径475时侧向向外延伸以连接到相应的出口孔隙。在另一些实施方案中，出口网络以向上方向定向，使得通道从储存器朝上表面590向上延伸，以连接到相应的出口孔隙(未示出)，其中通道可以朝向内径475侧向向内延伸或远离内径475侧向向外延伸。图6a-1至图6a-4示出了在各种示例性实施方案中出口网络460的通道和出口孔隙的不同定向。应当理解，虽然未示出，但支持通道和出口孔隙的其他定向。
[0085]
图5b是示出根据本公开的一个实施方案的图示500b，其显示了包括图5a所示的吹扫环200的横截面的另一透视图。该横截面可以显示其中没有通道且没有过道，或者其中通道被配置为完全限制吹扫气体的流动的区域。特别地，显示了贮存器510，并且成角度的通道520将贮存器510连接到出口网络460的至少一个出口端口(例如，出口孔隙)。
[0086]
贮存器510可以具有环形、环状、环状环形等，其中贮存器510具有体积。在一个实施方案中，贮存器510是连续的，使得贮存器510具有在整个吹扫环中连续不间断的内部体积或通道。在另一实施方案中，贮存器510可以被分段，使得不同的分段将分配体积480连接到出口网络460的相应部分。
[0087]
图5c是根据本发明的一个实施方案的图示500c，其提供了包括吹扫环200’的横截面的透视图，该吹扫环200’被配置用于围绕晶片周边对称分配气体(例如，吹扫气体、惰性气体、氮气n2等)。特别地，吹扫环200’包括经由通道和过道连接到贮存器510的外部通道450。在一个实施方案中，外部通道450经由包括通道和过道的分配体积连接到贮存器510。贮存器510将通道和过道连接到出口网络，该出口网络包括配置用于气体流出的一个或多个连续通道530。一个或多个连续通道530可以被配置成使得其遵循出口网络的圆周，例如为了说明的目的为圆周410。例如，出口网络可以是围绕整个圆周的一个连续通道，或者可以被分段为围绕圆周配置的多个通道分段。在一个实施方案中，一个或多个连续通道中的
至少一个包括多孔介质。出口通道530提供来自吹扫环200’的均匀且对称的径向气体流，使得离开出口网络的气体流提供围绕晶片周边的气体的对称分配，如前所述的那样。
[0088]
图5d是根据本公开的一个实施方案的图示500d，其显示了包括吹扫环200’的横截面的透视图，该吹扫环200’被配置用于围绕晶片周边对称分配气体(例如，吹扫气体、惰性气体、氮气n2等)。特别是，吹扫环200”具有出口网络，该出口网络包括布置在靠近或邻近外部通道450的内凸缘540上的一系列出口端口550或出口孔隙。内凸缘可以遵循和/或靠近整个吹扫环200’的外部通道。如图所示，根据本公开的一个实施方案，出口端口550被配置用于气体流出。如图所示，内凸缘540至少包括出口端口550a、550b和550c。出口端口以这样的方式布置使得将气体沿朝向吹扫环200’的内径475’的方向引导。以此方式，气体被引向晶片周边(例如，位于吹扫环200”的内径475’的稍上方并与之重叠)，以便提供吹扫气体在晶片周边的相应部分周围的分布。
[0089]
图6a是根据本公开的一个实施方案的之前至少在图4a-4b中引入的吹扫环200中的通道610的横截面600a(沿图4a的a
‑‑
a线截取)，该吹扫环200被配置用于围绕晶片周边对称分布气体(例如，吹扫气体、惰性气体、氮气n2等)。在一个实施方案中，通道610位于包括通道和过道的分配体积480中。图6a中所示的通道610提供了在外部通道之间并朝向出口网络460之间的径向方向上的气体流，如前所述的那样。特别地，通道610在径向方向上提供对气体的低流体阻力，并提供到出口网络460的不受限制的径向路径。
[0090]
如图所示，吹扫环200的横截面600a包括外部通道450，该外部通道450被配置为向吹扫入口420处接收的气体提供周向低流体阻力。因而，气体在外部通道450周围周向流动，直到在第一阶段达到压力平衡。在达到压力平衡后，气体径向流入和/或泄漏到多个过道和多个通道中。在一些实施方案中，气体径向流入包括过道和通道的分配体积。例如，气体沿朝向贮存器510的方向径向流入通道610中。此外，气体从贮存器流过出口网络460的通道520m-1，并离开出口端口460m(例如，出口孔隙)。如前所述，在一个实施方案中，出口网络460沿向下方向定向，使得通向出口孔隙(包括出口孔隙460m-1)的通道(包括通道520m-1)在从贮存器510向内径475延伸时向下并侧向向内延伸以连接到相应的出口孔隙。理解的是，通道520m-1可以在任何位置进入贮存器510，并且图6a-1中所示的配置是示例性的。贮存器510被配置为达到压力平衡，使得在整个出口网络460中提供对称的径向气体流。也就是说，从出口端口460m-1流出的气体大约等于从出口网络460的另一个出口端口流出的气体。
[0091]
图6a-2是根据本公开的一个实施方案的吹扫环的分配体积中的通道的横截面600a-2，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体，其中出口通道被配置为向下和向外定定向。线a-2与图4a的线a
‑‑
a的定位相似，其中横截面600a-2显示了出口网络460的不同定向和配置。特别地，在一个实施方案中，出口网络460-2沿向下方向定向，使得通向出口孔隙(包括出口孔隙460m-2)的通道(包括通道520m-2)在从贮存器510延伸远离内径475并朝向外部通道450时向下并侧向向外延伸以连接到相应的出口孔隙。理解的是，通道520m-2可以在任何位置进入贮存器510，并且图6a-2所示的配置是示例性的。
[0092]
图6a-3是根据本公开的一个实施方案的吹扫环的分配体积中的通道的横截面，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体，其中出口通道被配置为向上和向内定向。线a-3与图4a的线a
‑‑
a的定位相似，其中横截面600a-3显示了出口网络460的不同定向
和配置。特别地，在一个实施方案中，出口网络460-3以向上的方向定向，使得通向出口孔隙(包括出口孔隙460m-3)的通道(包括通道520m-3)在从贮存器510朝向内径475延伸时向上和侧向向内延伸以连接到相应的出口孔隙。理解的是，通道520m-3可以在任何位置进入贮存器510，并且图6a-3中所示的配置是示例性的。
[0093]
图6a-4是根据本公开的一个实施方案的吹扫环的分配体积中的通道的横截面，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体，其中出口通道被配置为向上和向外定向。线a-4与图4a的线a
‑‑
a的定位相似，其中横截面600a-2显示了出口网络460的不同定向和配置。特别地，在一个实施方案中，出口网络460-2以向上的方向定向，使得通向出口孔隙(包括出口孔隙460m-4)的通道(包括通道520m-4)在从贮存器510远离内径475并朝向外部通道450延伸时向上并侧向向外延伸以连接到相应的出口孔隙。理解的是，通道520m-4可以在任何位置进入贮存器510，并且图6a-4中所示的配置是示例性的。
[0094]
图6b是根据本公开的一个实施方案的透视剖视图600b，其包括之前至少在图4a-4b中引入的吹扫环200的截面图，该吹扫环200被配置用于围绕晶片周边对称分配气体(例如，吹扫气体、惰性气体、氮气n2等)。剖视图600b示出了吹扫环200的底部。特别地，如前所述，外部通道450被配置为向在吹扫入口420处接收的气体提供周向低流体阻力。
[0095]
在外部通道450中达到压力平衡后，气体径向流入和/或泄漏到多个过道430和多个通道中。在一个实施方案中，气体径向流入包括过道和通道的分配体积480。例如，过道430x和430y位于通道610的任一侧并与通道610相邻。过道430x和430y中的每一个都限制通过分配体积的径向气体流，使得通过这些过道430x或430y将气体至少部分地重新引向通道610。如前所述，通道被配置用于气体沿径向方向从外部通道流向出口网络。在一个实施方式中，通道提供了通过分配体积480朝向先前引入的出口网络460的不受限制的径向气体流。也就是说，与通道处呈现的径向方向的流体阻力相比，过道在径向方向上提供更高的流体阻力。因而，过道和通道的配置被配置为在整个吹扫环200中向贮存器510提供均匀且统一的径向气体流。
[0096]
如前所述，贮存器510被配置为达到压力平衡，使得在整个出口网络460中提供对称的径向气体流。例如，出口网络460可包括分布在吹扫环200的整个圆周410上的多个出口孔隙或出口端口。因而，从出口网络460中的任何出口孔隙或出口端口流出的气体大约等于从出口网络中的另一出口孔隙或输出端口流出的气体。
[0097]
图6c是根据本发明的一个实施方案沿着吹扫环中的示例性过道的b
‑‑
b线截取的截面图600c，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配气体(例如，吹扫气体、惰性气体、氮气n2等)。在一个实施方式中，如前所述，过道位于包括过道和通道的分配体积480中。如图所示，吹扫环200的横截面600c包括外部通道450，该外部通道450被配置为向在吹扫入口420处接收的气体提供周向低流体阻力。因而，气体围绕出口通道流动，直到在第一阶段达到压力平衡。在达到压力平衡后，气体径向流入和/或泄漏到多个过道和多个通道中。在一个实施方式中，气体径向流入包括过道和通道的分配体积480。
[0098]
在横截面600c中，气体流入过道430c中，并且通常沿朝向贮存器510的方向流动，其中过道430配置有径向方向的减少的气体流。过道430c位于通道2和3之间。过道430c被配置为在气体流向之前引入的出口网络460时限制、转移、重新引导等通过分配体积480的气体流。特别地，当与通道中存在的流体阻力相比时，过道430c为气体提供了更高的径向流体
阻力，并且因而提供了通过过道430c到出口网络460的受限径向路径。此后，气体从贮存器流过出口网络460的通道520p并离开出口端口460p。贮存器510被配置为达到压力平衡，使得在整个出口网络460中提供对称的径向气体流。也就是说，从出口孔隙或出口端口460p流出的气体大约等于从出口网络460的另一个出口孔隙或输出端口流出的气体。
[0099]
过道430c可被配置为改变流体阻力。过道可以是具有可以是平坦的表面482的固体或多孔介质(例如，参见图6b中的过道430y)。例如，表面482和顶表面481之间的距离“d”可以是可选的，以提供不同的流体阻力值。表面482和顶表面481之间的空间提供流体流。一般地并且为了说明的目的，至少在径向方向上，空间中较大的距离“d”提供了较低的流体阻力(过道的高度低)，而较小的距离“d”提供了较高的流体阻力(例如，过道的高度大)。此外，改变过道的孔隙率、尺寸和/或形状也影响流体阻力。例如，代替具有过道的平坦表面，过道430c的表面482可以在整个表面上加肋以增加表面积，由此至少在径向方向上增加相应过道中的流体阻力。在本公开各实施方案中，多个过道430中的一个或多个过道可以不同地被配置为提供不同程度的流体阻力。
[0100]
图7示出了根据本公开的一个实施方案的气体分配系统700，该气体分配系统700被配置用于将具有均匀气体流量的气体分配到多站处理腔室内的多个站的基座组件中的每一个。气体分配系统700提供从站到站的平衡气体输送，使得在每个供应分支处向每个站(例如，站1、站2、站3和站4)提供均匀的气体流。气体分配系统700被配置为在极端条件(例如处理腔室中存在的高温和高压)下操作。
[0101]
在一个实施方案中，根据本公开的一个实施方案，相应站的每个基座组件包括吹扫环，该吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配气体(例如，吹扫气体、惰性气体、氮气n2等)。如前所述，吹扫环通过一个供应端口(例如吹扫入口420)提供对称且平衡的径向流。特别地，吹扫环被配置为提供可变的流体流，例如，以在出口网络的所有点(例如，多个出口端口)提供径向对称流。因而，在一个实施方案中，在出口网络中的所有点处的气体流的径向流动速率是均匀的。此外，在另一实施方案中，在出口网络中的所有点处的气流的压力是均匀的。
[0102]
特别地，气体分配系统700包括提供气体源的设施760。提供超高纯度(uhp)和高精密压力调节器750以调节压力，例如提供低压。精密质量流量控制器(mfc)740被配置成为气体提供受控的低流量和低压力。特别地，mfc 740对压力不敏感，并且为气体提供精确的低流量mfc。此外，还提供了uhp双端口/双位置阀730。设施760、uhp压力调节器750、mfc 740和uhp双端口/双位置阀730被提供在气体输送结构或导管710(例如柔性气体管线或导管)内或连接到该气体输送结构或导管。
[0103]
特别地，气体输送结构或导管710穿过处理腔室的内部站分隔壁211布线，其中气体输送结构710提供经由相应的进入端口(例如，端口920)向每个站输送气体。例如，每个进入端口对应于通向相应站的供应分支。如图所示，气体输送结构710包括四个供应分支720-1、720-2、720-3和720-4。每个供应分支连接到相应的进入端口，并被配置为将气体输送到相应站中的基座组件的吹扫环。例如，供应分支720-1向站1供应气体，供应分支72-2向站2供应气体，供给分支720-3向站3供应气体，并且供应分支720-4向站4供应气体。突出显示的区域z被扩展以示出图8a中的供应分支720-1的部件。
[0104]
图8a是根据本公开的一个实施方案的图示，该图示显示了基座组件800a的部分横
截面，该基座组件800a包括吹扫环200，该吹扫环200被配置用于如前所述围绕晶片周边对称分配气体(例如，吹扫气体、惰性气体、氮气n2等)；和供应分支720-1，其在突出区域z中用于将气体输送到吹扫环200。图8a中的部件被通用化以显示向每个站的气体输送。特别地，基座组件800a包括心轴160。站连接221被配置用于将心轴安置在相应的站中。旋转机构(未示出)可连接到心轴160用于旋转基座140的目的。如前所述，心轴160连接到基座140，该基座140被配置用于支撑衬底。吹扫环200位于基座140的外周边附近，其中吹扫环200和基座140的对接将在下面结合图8d更充分地描述。
[0105]
突出显示的区域z还在图8a中示出，并提供了供应分支720-1的放大视图，该供应分支720-1将气体从先前引入的气体输送结构710输送至吹扫环200。特别地，气体输送结构710包括进入端口920，在一个实施方案中，该进入端口920可以是三通连接器，其中一个连接件通向分支720-1。如前所述，气体输送结构710向进入端口920(例如，分配歧管、三通连接器等)提供高精度的气体流速(例如，受控的气体低流量和低压力)。气体输送结构710可以包括柔性管(例如，金属等)和连接件。
[0106]
供应支路720-1可包括至少一个流体阻力器830，该流体阻力器830被配置为调节到相应站的气体流。提供一个以上流体阻力器提供更精确的控制。以此方式，可以调节到多个站中的每个站的气体流，以向每个站提供接近均匀或近似相等的气体流，其中可以通过相应分支的流体阻力器提供气体调节。例如，第一流体阻力器830a和第二流体阻力器830b可以设置在供应分支720-1的气体供应管线820(例如，导管)中。耦合接口840提供将金属气体供应管线830对接到连接到陶瓷吹扫环200的陶瓷导管或管道，并且将结合图8b进一步描述。
[0107]
图8b是被配置为提供陶瓷到金属过渡的耦合接口840的横截面的放大视图。特别地，根据本公开的一个实施方案，耦合接口840将金属气体导管与陶瓷吹扫环和用于将气体输送到吹扫环的导管连接，该陶瓷吹扫环被配置用于围绕晶片周边对称分配惰性气体。如图所示，陶瓷的供应导管829在一端连接到吹扫环200，并且在另一端经由锥形密封件连接到耦合器842。特别地，螺母841a和波形垫圈843a(例如，可以是波纹管兼容的)用于将供应导管829固定到耦合器842。此外，金属的气体供应导管820在一端(例如，经由前面描述的供应分支)连接到输送气体的进入端口。气体供应导管820在另一端经由锥形密封件连接到耦合器842。特别地，螺母841b(例如，镍合金)和波形垫圈843b(例如，可以是波纹管兼容的)用于将气体供应管线或导管820固定到耦合器842。
[0108]
如图所示，供应导管820和829之间的距离“p”可以是可变的，以提供额外的流量控制。例如，距离“p”越大，影响气体流向吹扫环200的流体阻力越大。
[0109]
图8c是根据本公开的一个实施方案的配置在用于将气体输送到吹扫环200的导管内的流体阻力器830’的横截面，该吹扫环200被配置用于围绕晶片周边对称分配气体(例如，吹扫气体、惰性气体、氮气n2等)。如图所示，流体阻力器830’可以是配置成提供流体阻力的波纹管的形式。
[0110]
图8d是根据本公开的一个实施方案的示例性基座组件800d的横截面，其示出了基座140的周边与吹扫环200对接。吹扫环200通过供应管道829接收气体(例如，吹扫气体、惰性气体、氮气、n2等)，该供应管道连接到气体分配系统700，该气体分配系统700包括气体输送结构710，其均被配置为向包括吹扫环200的相应站输送气体。如前所述，吹扫环200包括
外部通道450，其被配置为向吹扫入口(例如入口420)(未示出)处接收的气体提供周向低流体阻力。因而，气体围绕出口通道周向流动，直到在第一阶段达到压力平衡。在达到压力平衡后，气体径向流入和/或泄漏到多个过道和多个通道中，如前所述的那样。在一个实施方式中，气体径向流入包括过道和通道的分配体积480中，如前所述的那样。例如，气体沿朝向贮存器510的方向径向流过过道和通道。此外，气体从贮存器510通过通道520流向出口网络的出口孔隙或出口端口。贮存器510被配置为达到压力平衡，使得在整个出口网络中提供对称的径向气体流。也就是说，从出口网络流出的气体在与出口网络相关联的圆周周围的所有点处大致相等，以便向晶片周边提供径向对称且均匀的气体流。
[0111]
在一个实施方案中，吹扫环是固定的，使得在晶片装载和/或卸载期间，吹扫环200不会移动。例如，在晶片输送期间，升降销890向上移动通过行进空间895，以便将晶片101从mca 850提升到基座的顶表面870上方足够的距离，以允许机械手臂(例如，端部执行器)与晶片接合以用于从处理腔室装载和/或卸载晶片的目的。在其他实施方案中，吹扫环也是静止的，使得在晶片从站到站旋转期间吹扫环200没有移动。例如，在晶片旋转期间，升降销890向上移动通过行进空间895，以便将晶片101从mca 850提升到基座的顶表面870上方足够的距离，以允许旋转机构220的桨状物225与晶片101接合以用于将晶片分度到适当站的目的，使得晶片在多站处理腔室中从一个站旋转到另一个站。
[0112]
基座140包括被配置用于支撑晶片101的顶表面870。当需要高精度或公差时，和/或需要最小物理接触以降低缺陷风险时，可使用晶片支撑件或最小接触面积(mca)850来提高表面(例如，晶片101的上表面870和下表面)之间的精确配合。基座140可包括位于基座140周边的台阶(例如，下台阶)，其中台阶的顶表面875可低于用于支撑晶片的基座的顶表面870。当吹扫环位于吹扫环支撑件855上时，额外的吹扫环支撑件855使得保持吹扫环200和台阶的顶表面875之间的受控距离。代替吹扫环支撑件855，吹扫环200可以使用位于基座140台阶的顶表面875上的mca来支撑。
[0113]
在一些实施方案中，当晶片100由mca 850支撑并且吹扫环200由吹扫环支撑件855支撑时，则晶片100的边缘区域设置在吹扫环200的内部209上。也就是说，晶片100延伸超过吹扫环200的内径475，并与内径475重叠。在一个实施方案中，位于台阶的吹扫环支撑件855上的吹扫环200顶表面879可以低于用于支撑晶片的基座的顶表面870。在台阶的顶表面875上方的距离处对吹扫环的支撑，以及在基座140的顶表面870上方的距离处对晶片的支撑被调整以在晶片的边缘区域和吹扫环200的内部209(例如，内径475附近的顶表面879)之间产生垂直间隔(例如，0.5-10mm)。以此方式，允许吹扫气体流860通过吹扫环200(例如，经由外部通道450，通过分配体积480，到达贮存器510，并通过出口网络出来)并通过在吹扫环100、基座140和晶片101之间形成的空间。特别地，如前所述，吹扫气体沿着围绕吹扫环200的内部209并在晶片101的边缘下方的流860，以收集在晶片边缘附近的体积中，以便稀释晶片边缘处的处理气体，如前所述的那样。具体地，吹扫气体提供晶片边缘周围的等离子体鞘的局部化稀释，以便减少晶片边缘处的电荷积聚，由此减少在工艺(例如，pecvd、ald等)期间从晶片到陶瓷基座的放电或电弧的可能性。在另一实施方案中，存在于晶片101的边缘周围的吹扫气体产生正回流，以限制晶片背面上的沉积，尤其是晶片边缘附近的沉积(例如，使晶片边缘下方和吹扫环的顶表面879上方的间隙中的等离子体形成最小化)。
[0114]
图9a示出了根据本公开的一个实施方案的其中提供有四个处理站的多站处理工
具250的俯视图，并且示出了用于将具有均匀气体流量的气体(例如，吹扫气体、惰性气体、氮气n2等)分配到每个站的基座组件的气体分配系统。多站处理工具250之前在图2a中被引入，并且关于图2a的相关部件(例如，相似编号的部件)的讨论与图9a相关，并且为了清楚和简洁的目的而不重复。
[0115]
如图9a所示，气体输送结构710(例如，柔性导管)穿过处理腔室250的内部站分隔壁211(例如穿过相应的开口210)布线。以此方式，气体输送机构或导管710存在于每个站中，并且可用于向每个站输送气体。特别地，气体输送结构710提供经由相应的进入端口(例如，端口920)和相应的供应分支(例如，720-1、720-2、720-3和720-4)将气体输送到每个站。每个供应分支被配置为将气体输送到相应站中的相应基座组件的相应吹扫环，其中每个吹扫环在相应的吹扫入口420处接收气体。
[0116]
图9b示出了根据本公开的一个实施方案的具有四个处理站的多站处理工具(例如工具250)的腔室插入件910a和910b的俯视图。如图所示，图9a的气体输送结构或导管710通过多站处理工具或腔室的站分隔壁211中的开口210进行布线。特别地，每个站分隔壁211可以包括一对插入件910a和910b。此外，每对插入件910a和910b位于腔室的相应外壁附近。此外，每对插入件910a和910b包括开口210，该开口210可用于在站之间为气体输送结构710布线。以此方式，气体输送结构710存在于每个站中用于气体输送的目的。
[0117]
图9c示出了根据本公开的一个实施方案的具有四个处理站的多站处理工具(例如工具250)的图9b中所示的腔室插入件910a和910b的仰视图。在图9c的腔室插入件的仰视图中，暴露了站分隔壁211中的开口210。如前所述，气体分配结构或导管710通过多站腔室250的站分隔壁211中的开口210(例如，经由腔室插入件910a和910b的开口210)进行布线。
[0118]
特别地，气体分配结构或导管710被配置用于将具有均匀气体流量的气体分配到多个站中的每个站的基座组件。如图所示，包括在站内的气体分配结构710的一部分可以包括一个或多个压缩配件925，其连接两个不同的金属导管件和被配置为向相应站提供气体的进入端口920。例如，图9c示出了气体分配结构710通过站1进行布线，其中进入端口920(例如通过分支720-1)连接到气体分配结构720和吹扫环200的吹扫入口420。吹扫环200被配置为提供来自出口网络(例如，出口端口)的径向对称且均匀的气体流，使得在处理期间在晶片边缘处提供均匀分配的吹扫气体，如前所述的那样。
[0119]
图10示出了用于控制上述系统的控制模块1000。例如，控制模块1000可以包括处理器、存储器和一个或多个接口。控制模块1000可用于部分基于感测值来控制系统中的设备。仅作为示例，控制模块1000可以基于感测值和其他控制参数来控制阀1002、过滤器加热器1004、泵1006、气体分配系统700和其他设备1008中的一个或多个。控制模块1000仅从例如压力计1010、流量计1012、温度传感器1014和/或其他传感器1016接收感测值。控制模块1000还可用于在前体输送和膜沉积期间控制处理条件。控制模块1000通常包括一个或多个存储器设备和一个或多个处理器。
[0120]
控制模块1000可控制前体输送系统和沉积装置的活动。控制模块1000执行包括多组指令的计算机程序，该指令用于控制过程定时、输送系统温度，以及过滤器之间的压差、阀位置、气体混合物、腔室压力、腔室温度、衬底温度、rf功率水平、衬底卡盘或基座位置、吹扫气体的输送，以及特定过程的其他参数。控制模块1000还可以监测压差并自动将蒸汽前体输送从一个或多个路径切换到一个或多个其他路径。在一些实施方案中，可以采用存储
在与控制模块1000相关联的存储器设备上的其他计算机程序。
[0121]
通常，将有与控制模块1000相关联的用户界面。用户界面可以包括显示器1018(例如，设备的显示屏幕和/或图形软件显示器和/或处理条件)，以及用户输入设备1020，例如定点设备、键盘、触摸屏、麦克风等。
[0122]
用于控制前体、沉积和过程序列中其他过程的输送的计算机程序可以用任何常规计算机可读编程语言编写：例如，汇编语言、c、c 、pascal、fortran或其他语言。编译的目标代码或脚本由处理器执行，以执行程序中标识的任务。
[0123]
控制模块参数与处理条件相关，例如过滤器压差、处理气体成分和流速、吹扫气体流速、温度、压力、等离子体条件(如rf功率水平和低频rf频率)、冷却气体压力和腔室壁温度。
[0124]
系统软件可以按多种不同方式进行设计或配置。例如，可以编写各种腔室组件子例程或控制对象，以控制执行本发明过程所需的腔室部件的操作，包括吹扫气体的输送。用于此目的的程序或程序部分的示例包括衬底定位代码、处理气体控制代码、吹扫气体控制代码、压力控制代码、加热器控制代码和等离子体控制代码。
[0125]
衬底定位程序可包括用于控制腔室部件的程序代码，这些部件用于将衬底加载到基座或卡盘上，并控制衬底与腔室其他部分(如气体入口和/或目标)之间的间距。处理气体控制程序可以包括代码，该代码用于控制气体成分和流速，并且可选地用于在沉积之前将气体流入腔室中以稳定腔室中的压力。吹扫气体控制程序可包括用于控制吹扫气体输送的代码。过滤器监控程序包括将测量的差分与预定值进行比较的代码和/或用于切换路径的代码。压力控制程序可以包括用于通过调节例如腔室的排气系统中的节流阀来控制腔室中的压力的代码。加热器控制程序可以包括用于控制到加热单元的电流以加热前体输送系统、衬底和/或系统的其他部分中的部件的代码。可替代地，加热器控制程序可以控制传热气体(例如氦气)到衬底卡盘的输送。
[0126]
沉积期间可监测的传感器的示例包括但不限于质量流量控制模块、压力传感器(如压力计1010)，以及位于输送系统、基座或卡盘中的热电偶。适当编程的反馈和控制算法可以与来自这些传感器的数据一起使用，以保持期望的过程条件。前面描述了在单腔室或多腔室半导体处理工具中实现本公开的实施方案。
[0127]
在一些实施方式中，控制器是系统的一部分，这可能是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，包括一个或多个处理工具、一个或多个腔室、用于处理的一个或多个平台；和/或特定的处理部件(衬底基座、气流系统等)。这些系统可以与电子器件集成以用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作。电子器件可以称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各个部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程为控制本文公开的任何过程，包括处理气体的输送、吹扫气体的输送，温度设置(例如，加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(rf)发生器设置、rf匹配电路设置、频率设置、流速设置、流体输送设置、位置和操作设置、衬底进出工具的转移和连接到特定系统或与特定系统连接或对接的其他转移工具和/或负载锁。
[0128]
广义地说，控制器可以定义为具有各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件的电子器件，这些电子器件接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等。集成电路可以包括固件形式的芯片，其存储程序指令、数字信号处理器(dsp)、定义为专用集成
电路(asic)的芯片，和/或一个或多个微处理器，或执行程序指令(例如软件)的微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式传送到控制器的指令，其定义用于在半导体衬底上或针对半导体衬底或对系统执行特定工艺的操作参数。在一些实施方案中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在晶片的一个或多个层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
[0129]
在一些实施方式中，控制器可以是计算机的一部分或耦合到计算机，该计算机与系统集成、耦合到该系统、以其他方式联网到该系统或其组合。例如，控制器可以在制造厂主计算机系统(fab host computer system)的全部或一部分的“云”中，这可以允许远程访问衬底处理。计算机可以允许远程访问该系统以监测制造操作的当前过程，检查过去制造操作的历史，检查来自多个制造操作的趋势或性能度量，以改变当前处理的参数，设置处理步骤以遵循当前处理，或开始新的处理。在一些示例中，远程计算机(例如，服务器)可以通过网络(可以包括本地网络或因特网)向系统提供过程配方。
[0130]
远程计算机可包括用户界面，该用户界面允许输入或编程参数和/或设置，然后将其从远程计算机传送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，该指令指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的过程的类型以及控制器被配置为与之对接或控制的工具的类型。因此，如上所述，控制器可以，例如通过包括联网在一起并朝着共同的目的工作(例如本文所述的过程和控制)的一个或多个离散控制器，是分布式的。用于这种目的的分布式控制器的示例将是腔室上的一个或多个集成电路，该集成电路与位于远程(例如以平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或者多个集成电路通信。
[0131]
不受限制，示例性系统可包括等离子体蚀刻腔室或模块、沉积腔室或模块、旋转冲洗腔室或模块、金属电镀腔室或模块、清洁腔室或模块、倾斜边缘蚀刻腔室或模块、物理气相沉积(pvd)腔室或模块、化学气相沉积(cvd)腔室或模块、等离子体增强化学气相沉积(pecvd)腔室或模块、原子层沉积(ald)腔室或模块、原子层蚀刻(ale)腔室或模块、离子注入腔室或模块、轨道腔室或模块，以及可以在半导体晶片的生产和/或制造中关联或使用的任何其他半导体处理系统。
[0132]
如上所述，根据工具要执行的一个或多个工艺步骤，控制器可以与以下项中的一个或多个通信：其他工具电路或模块、其他工具部件、集群工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂的工具、主计算机、另一控制器，或在材料运输中使用的使晶片容器进出半导体制造工厂中工具位置和/或装载端口的工具。
[0133]
为了说明和描述的目的，提供了上述实施方案的描述。其并非旨在穷尽或限制本公开。特定实施方案的单个元件或特征通常不限于该特定实施方案，但在适用的情况下，是可互换的，并且即使没有具体示出或描述，也可以在所选实施方案中使用。同样的情况也可能在许多方面有所不同。此类变化不应被视为偏离本公开，所有此类修改均应包括在本公开的范围内。
[0134]
虽然为了清楚理解的目的，已经对上述实施方案进行了一些详细描述，但很明显，可以在所附权利要求的范围内进行某些更改和修改。因此，本发明实施方案将被认为是说明性的而非限制性的，并且实施方案不限于本文给出的细节，而是可以在其权利要求的范围和等同物内进行修改。